海上油田W/O/W型活化稠油堵剂研究与应用*

黄 波陈维余史 斌易 飞刘义刚邹 剑

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司; 2.中海石油(中国)有限公司天津分公司)

海上油田W/O/W型活化稠油堵剂研究与应用*

黄 波1陈维余1史 斌1易 飞1刘义刚2邹 剑2

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司; 2.中海石油(中国)有限公司天津分公司)

研发了一种W/O/W型活化稠油堵剂,有效改善了堵剂的亲水性能,大幅度降低了堵剂体系注入粘度,可优先进入高含水层,在地层条件下自动破乳并释放出高粘W/O型乳化液堵剂,从而实现对高含水水流通道的封堵,室内实验水相封堵率大于97%。该堵剂体系在渤海南堡35-2油田A18井进行了现场应用,累计降水46000m3,累计增油1300m3,累计增气8700m3。与传统的活化稠油堵水技术相比,该堵剂体系粘度低、选择性好、封堵可靠,可满足无须加热、低压力注入工艺要求,更适合海上平台施工作业。

海上油田;活化稠油堵水;W/O/W型堵剂;室内实验;现场应用

选择性堵水剂的开发主要依据堵剂在地层条件下与油、水发生不同的作用,从而产生对油水渗流的不同阻碍,达到控水的目的[1-2]。W/O型活化稠油堵水是油井选择性堵水的重要手段之一。传统的活化稠油堵水方式是采用地面锅炉加热稠油、拌入W/O型特种乳化剂,向目标井中注入加有适量油包水乳化剂的高粘度稠油(即活性稠油),进入水流孔道的活性稠油与渗流的地层水或注入水混合而形成油包水乳状液(其粘度大幅度上升),通过物理堵塞、贾敏效应及润湿反转等机理产生堵水作用,从而降低油井含水;而进入油流孔道的活性稠油将溶于地层原油从油井采出,不会堵塞油层而影响产油量[3-4]。

海上油田由于受平台空间和装备的限制[5],难以满足传统的锅炉加热、混注活性稠油的条件。为此,针对海上平台特点研发了一种无须加热处理、可实现低粘注入的W/O/W型活化稠油堵剂,并在渤海南堡35-2油田进行了现场应用,取得了良好的降水增油效果。

1 W/O/W型活化稠油堵剂选择性封堵机理

在稠油中加入0.5%～5%的W/O型乳化剂,加水配制成含水10%～50%的W/O型乳状液,该乳状液粘度较原稠油提高20～30倍;以此为核心,外加质量百分比30%～50%、含1%～3%O/W型阳离子乳化剂配制水,搅拌成均一的W/O/W型活化稠油体系。

W/O/W型乳状液水分散、体系粘度低,可实现低压注入,优先进入高含水通道并有效封堵水流通道。由于O/W型乳化剂在地层吸附、粘土矿物电负性影响下不能保持稳定,注入到地层的W/O/W型乳状液最终破乳释放出能够在地层条件下长期保持稳定的高粘W/O型乳状液,实现对水层有效封堵,从而降低油井含水。由于O/W型乳化剂的存在,进入油层的W/O/W型乳状液能使油层中的原油乳化降粘,不会堵塞油流通道和伤害油层。其活化配制过程见图1～4。

图1 W/O/W型活化稠油堵剂配制用原油

图2 配制成W/O型乳状液

图3 配制成W/O/W型乳状液

图4 破乳后形成W/O型乳状液

2 室内实验

2.1 试剂及仪器

实验用原油的基本特性:粘度330 mPa·s,含蜡量1.7%,含胶质17.85%,含沥青质9.37%。

实验试剂:ODE-8油溶性乳化剂、SRC水溶性乳化剂(阳离子型)、南堡35-2CEP外输原油。

实验仪器:原油乳化机、多功能化学驱物理模拟实验装置。

2.2 实验内容及方法

1)W/O型乳状液体系配方选择。配制几种W/O型乳状液体系,通过改变油水体积比、乳化剂质量分数,以研究W/O型乳状液的稳定性及增粘能力。

2)W/O/W型乳状液体系配方选择。配制W/ O/W型乳状液体系,通过改变油水体积比、乳化剂质量分数,以研究W/O/W型乳状液稳定性。

3)W/O/W型乳状液体系选择性评价。制作不同含油饱和度的并联人造填砂岩心管,注入W/ O/W堵剂,计量、分析不同岩心管的产液情况,评价堵剂对高、低含水层的选择性进入能力。

4)W/O/W型乳状液体系封堵性评价。在填砂管中注入堵剂0.5 PV,放置48 h后,进行反向水驱2 PV,测定前后渗透率变化,考察堵剂对岩心的封堵率;继续水驱至12 PV,评价堵剂耐冲刷性能。

2.3 实验结果与讨论

2.3.1W/O型乳状液体系配方选择

综合考虑所配制的不同乳状液体系的粘度、长期稳定性,确定W/O型乳状液体系基础配方,实验结果见图5、表1。由图5、表1可以看出:不同油水体积比、乳化剂质量分数条件下,体系粘度、稳定程度差别较大;在同一油水体积比条件下,随着乳化剂质量分数增加,W/O型乳状液体系粘度、稳定性增加。根据实验结果,推荐W/O型乳状液体系配方为:油水体积比5∶5,ODE-8质量分数5%～6%。在该条件下,W/O型乳液体系粘度可达41 000～43 000 mPa·s,为配制用油初始粘度的20倍。

图5 不同油水体积比、ODE-8质量分数条件下W/O型乳状液体系粘度

表1 不同油水体积比、ODE-8质量分数条件下W/O型乳状液体系稳定时间

2.3.2W/O/W型乳状液体系配方选择

确定W/O型乳状液体系配方后,以ODE-8质量分数5%、油水体积比5∶5乳状液体系为母剂,加入不同比例水、不同质量分数水溶性乳化剂SRC,优选W/O/W型乳状液体系配方,实验结果见表2。由表2可以看出:经过水溶性乳化剂SRC乳化后,乳状液由W/O型转化为W/O/W型,外相为水相;乳状液体系粘度大幅降低,能够满足现场不加热低压力注入要求。综合考虑乳状液水化后粘度及稳定时间,确定W/O/W型乳状液体系配方为:油水体积比7∶3,SRC质量分数2%。

表2 不同油水体积比、SRC质量分数条件下W/O/W型乳状液体系性能

2.3.3W/O/W型乳状液体系选择性评价

并联不同含油饱和度的填砂管,注入W/O/W型堵剂,记录各管产出液量,考察堵剂注入选择性,实验结果见表3。由表3可以看出:随着含油饱和度的降低,进入填砂管的乳化稠油堵剂的流量增加。这是因为W/O/W是水基堵剂,它优先进入高含水层,并在其中产生堵塞。

2.3.4W/O/W型乳状液体系封堵性评价

在填砂管中注入堵剂0.5 PV,放置48 h后进行反向水驱,测定前后渗透率,以考察堵剂对岩心的封堵强度和封堵率,实验结果见表4。分析认为,新研发的W/O/W型乳状液堵水体系注入岩心后,体系中的水溶性表面活性剂在岩石颗粒表面被吸附,使油水界面吸附量随之减少,所以乳液进入岩心一定距离后即破乳并释放高粘度W/O型乳状液,从而实现对水层的有效封堵[6-9]。该体系水相封堵率大于97%,能够满足堵水工艺要求。

后续水驱至12 PV,记录注入过程中压力数据,评价堵剂耐冲刷性能,实验结果见图6。由图6可以看出,经过大量水冲刷后,堵剂仍能够保持较高的封堵强度,这表明堵剂具有良好的耐冲刷性能。

表3 W/O/W型乳状液体系选择性评价

表4 W/O/W型乳状液体系封堵性评价

图6 W/O/W型乳状液堵剂体系耐冲刷性能评价

3 现场应用效果

2009年2月在南堡35-2油田A18井对本文研发的W/O/W型活化稠油堵剂进行了现场应用。南堡35-2油田油层埋藏浅、储量大、流体性质复杂,油层温度53℃左右,地层水总矿化度1218～6668mg/L。该油田地面原油为稠油,具有高密度、高粘度、高胶质沥青质含量、低含硫、低凝固点的特点,为典型稠油油藏[10]。

A18井于2005年9月30日投产,采用Y型合采管柱,电潜泵额定排量50 m3/d。初期日产液20 m3左右,含水3%;后期日产液、含水快速上升;措施前该井日产液80 m3,日产油9 m3,含水88%。分析认为,该井主力油组Nm0油组9#小层与油水界面垂直距离3.4 m,判断边水推进至9#小层而造成含水快速上升。

2009年2月26日至3月2日,对A18井进行了W/O/W型活性稠油堵水施工作业。施工期间,正挤活性稠油堵剂620 m3(其中外输原油260 m3,生产污水360 m3),施工排量15 m3/h,施工压力小于8.0MPa,实现了无须加热、低压力注入工艺要求。措施实施后该井关井3 d,反向破乳,开井后,日产液大幅下降,含水率明显下降,日产油有所上升(图7)。截至2013年12月,措施累计降水4.6万m3,累计增油1300m3,累计增气8700m3,取得了良好的经济效益。

图7 南堡35-2油田A18井W/O/W型活化稠油堵剂堵水效果

4 结论

1)研发的W/O/W型活化稠油堵剂体系亲水性强、表观粘度低,能够优先进入高含水层,进入地层后在地层岩石矿物作用下自动破乳并释放高粘W/O型乳状液体系,实现对高渗水流通道的封堵,室内实验水相封堵率大于97%。

2)南堡35-2油田A18井矿场应用结果表明,所研制的W/O/W型活化稠油堵剂选择性堵水技术对海上稠油油藏堵水是有效的,能够满足无须加热、低压力注入工艺要求。

[1] 赵福麟.油田化学[M].山东东营:石油大学出版社,2000: 139-158.

[2] 魏发林,刘玉章,唐孝芬,等.新型选择性堵水剂的研究与应用进展[J].油田化学,2007,24(1):93-96.

[3] 曾从荣,傅奎仕,齐献宝.活性稠油堵水技术研究与应用[J].油田化学,1995,12(1):41-43,46.

[4] 高玉军,马春宝,傅奎仕,等.高选择性乳化稠油堵水技术[J].油田化学,1997,14(3):224-229.

[5] 赵福麟,戴彩丽,王业飞.海上油田提高采收率的控水技术[J].中国石油大学学报:自然科学版,2006,30(2):53-58.

[6] 赵福麟.油井选择性堵水[J].中国石油大学学报:自然科学版,2010,34(1):84-92.

[7] 戴彩丽.油井选择性堵水技术[D].山东东营:中国石油大学(华东),2006.

[8] SUNIL K.Crude oil emulsions:a state of the art review[J]. SPE Production&Facilities,2005,20(1):5-13.

[9] ZEIDANI K,POLIKAR M,HUANG H,et al.Application of emulsion blocking mechanism for sealing the near wellbore region[J].JCPT,2008,47(5):40-47.

[10] 唐晓旭,马跃,孙永涛.海上稠油多元热流体吞吐工艺研究及现场试验[J].中国海上油气,2011,23(3):185-188.

(编辑:张喜林)

A research and application of W/O/W emulsification plugging agent in an offshore oilfield

Huang Bo1Chen Weiyu1Shi Bin1Yi Fei1Liu Yigang2Zou Jian2

(1.CNOOC Energy Technology&Sevices-Drilling& Production Co.,Tianjin,300452;2.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin,300452)

A kind of W/O/W emulsification plugging agent has been researched and developed.This agent may preferentially enter into the layers with high water-cut,due to effectively improving its hydrophilicity and significantly reducing its injection viscosity,then spontaneously demulsify and release high-viscosity W/ O emulsion plugging agent under the formation conditions,and finally block the water-flow channels,with its water plugging rate over 97%in laboratory experiments.Its field application in Well A18 of NB35-2 oilfield,Bohai Sea,has resulted in 46000m3of cumulative water-production depletion,1300m3of cumulative oil-production increment and 8700m3of cumulative gas-production increment.Compared with the conventional emulsification plugging agent,this agent is lower in viscosity,better in selectivity and more reliable in plugging capacity,can meet the technological requirements of no heating and low-pressure injection,and is more suitable for the offshore platform operation.

offshore oilfield;emulsification water shutoff;W/O/W plugging agent;laboratory experiment;field application

2014-01-23改回日期:2014-03-19

*中国海油技术发展项目“海上油田乳化稠油堵剂体系研究与应用(编号:C/KJF JDCJF 007-2010)”部分研究成果。

黄波,男,高级工程师,1997年毕业于原江汉石油学院采油工程专业,现主要从事三次采油及增产增注技术方面的研究和管理工作。地址:天津市塘沽区渤海石油路688号501信箱工程技术分公司(邮编:300452)。电话:022-66907201。E-mail:huangbo@cnooc.com.cn。